主動式形狀模型是近年來受到關注的一個以模型為基礎的方法，由於它能很成功地將模型校準到非常接近，因而廣泛地被用來解析人臉影像。在傳統的ASM架構，模型是從一組影像集合與其中的相對應的控制點(control points)建構出來，每個控制點的平均算出之後，所有的影像則均依照平均的形狀(mean shape)進行縮放、旋轉以及平移，使得相對應的控制點落在即為接近的位置，變成一組校準(align-ment)的影像，對於人臉偵測、人臉辨識、人臉合成等，其處理效果也較為正確。
    本篇論文中提出了一個人臉表情的合成系統，藉由模仿參考的人臉表情影像，利用控制點與ASM在校準後的結果，計算出表情形狀差異(shape difference for expression)做人臉表情合成。
    實驗結果顯示，本文所提的人臉表情合成法，對影像中的合成表情效果呈現自然生動，而且可根據使用者的喜好合成不同的表情，具高度的彈性。

It is an interesting and challenging problem to synthesis vivid facial expression images. In this paper, we proposed a “facial expression synthesis system” which imitates the reference facial expression image according to the difference between shape feature vectors of the neutral and expression image. Experimental results show vivid and flexible results.

第一章 緒論	1
第二章 相關文獻回顧	3
第三章 主動式形狀模型簡介	6
第四章 人臉表情合成系統	10
4.1 控制點選取	11
4.2 三角形剖分	13
4.3 特徵點校準	14
4.4 表情差異計算	15
4.5 模仿參考表情	16
4.5-1 形狀差異值	16
4.5-2 三角形剖分與裁貼	17
4.5-3 利用改變形狀模仿表情	21
4.6 後處理 (post processing)	22
4.6-1 表情紋理特徵裁貼	22
4.6-2 膚色調整與無縫處理	23
第五章 實驗結果與討論	26
5.1 人臉表情合成系統之特色	26
5.2 人臉表情合成結果比較	30
第六章 結論	34
參考文獻	35
附錄：英文論文	37

圖目錄
圖一 電阻器模型的訓練組	6
圖二 在電阻器的邊界上點出32個特徵點	7
圖三 所有的電阻器模型，根據平均模型做校準後的特徵點分布情形	7
圖四 人臉表情合成系統流程圖	11
圖五 人臉影像控制點選取示範	12
圖六 人臉五官控制點選取示意圖	13
圖七 三角形分割示意圖	14
圖八 表情變換時，控制點改變情形示意圖	16
圖九 三角形剖分對應範例	18
圖十 兩三角形對應點關係	19
圖十一 未知係數求法	20
圖十二 圖形變形與裁貼範例	20
圖十三 表情模仿結果圖	22
圖十四 各個表情紋理特徵	23
圖十五 邊界線段鄰近矩形區域選取	24
圖十六 裁貼表情紋理特徵結果圖	25
圖十七 合成表情結果圖之一	26
圖十八 合成表情結果圖之二	27
圖十九 合成表情結果圖	29
圖二十　C.-K. Yang et al. [11] 所點選出的特徵點示意圖	30
圖二十一 人臉表情合成結果之比較	33

[1] Matthew A. Turk and Alex P. Pentland, “Face Recognition Using Eigenfaces,” Proceedings of IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR '91), June 3-6, 1991, pp. 586-591.
[2] Hwei-Jen Lin, Chen-Wei Chang, and I-Chun Pai, “Head Pose Estimation Based on Nonlinear Interpolative Mapping,” in Proceedings of the IEEE Second International Conference on Ubi-media Computing 2009 (U-Media 2009), December 3–5, 2009, Taipei, Taiwan.
[3] Xiaopeng Hong, Hongxun Yao, Yuqi Wan, and Rong Chen, “A PCA Based Visiual DCT Feature Extraction Method for Lip-Reading,” Proceedings of the 2006 International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Proceeding (IIH-MSP’06), 2006, pp. 321-326.
[4] Jian Yang, David Zhang, Alejandro F. Frangi, and Jing-Yu Yang, “Two-Dimensional PCA: A New Approach to Appearance-Based Face Representation and Recognition,” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 26, No. 1, 2004, pp. 131-137.
[5] Hwei-Jen Lin, I-Chun Pai, and Fu-Wen Yang, “An Integrated System of Face Recognition,” in Proceedings of the Twenty Second International Conference on Industrial, Engineering &Other Applications of Applied Intelligent Systems (IEA-AIE 2009), Tainan, Taiwan, , June 24-27, 2009, pp. 86-93.
[6] Bouchra Abboud and Franck Davoine, “Appearance factorization based facial expression recognition and synthesis,” Pattern Recognition, 2004. ICPR 2004. Proceedings of the 17th International Conference, Vol.4, Aug 23-26, 2004, pp. 163-166.
[7] T. F. Cootes, C. J. Taylor, D. Cooper, and G. J. Edwards, “Active Shape Model – Their Training and Application,” Computer Vision and Image Understanding, Vol. 61, No. 1, Jan. 1995, pp. 38-59.
[8] T. F. Cootes, G. J. Edwards, and C. J. Taylor, “Active Appearance Models,” IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 23, No. 6, June 2001, pp. 681-685.
[9] Hong-Xia Wang, Chunhong Pan, Haifeng Gong, and Huai-Yu Wu, “Facial Image Composition Based on Active Appearance Model,” Proceedings of the International Conference of Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2008), 2008, pp. 893-896.
[10] Lei Xiong, Nanning Zheng, Qubo You, and Jianyi Liu, “Facial Expression Sequence Synthesis Based on Shape and Texture Fusion Model,” IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2007), Vol. 4, 2007, pp. IV-473-IV-476.
[11] C. K. Yang and W. T. Chiang, “An interactive facial expression generation system,” Multimedia Tools and Applications, Kluwer Academic, Hingham (2008), pp. 41-60.
[12] A. Efros and T. Cootes, “Image Morphing, Triangulation,” CSE399b, Spring 08 Computer Vision Lecture 7.
[13] http://bml.ym.edu.tw/download.html
[14] http://www.irc.atr.jp/~mlyons/jaffe.htm